研究人员在银河系附近的一个区域(称为上天蝎座OB 协会)发现了这组自由漂浮的行星(不绕恒星运行的行星)。通过检查20 多年的观测数据,天文学家已经发现了至少70 颗、甚至可能多达170 颗此类木星大小的行星。第一批自由漂浮的行星于20 世纪90 年代被发现,但最新发现的行星数量几乎是已知总数的两倍。
为了找到这些行星,该研究的第一作者、法国波尔多大学波尔多天体物理实验室的Nria Miret-Roig 和一个天文学家小组使用了许多大型天文台的观测结果和档案数据,其中包括来自美国国家天文台的天文台。科学基金会NOIRLab 的设施、欧洲南方天文台的望远镜、加拿大-法国-夏威夷望远镜和斯巴鲁望远镜在20 年的观测中总共生成了80,000 张宽场图像。
波尔多天体物理实验室的天文学家、这项研究的项目负责人Herv Bouy 表示,如果无法使用NOIRLab 的天体数据档案以及社区科学和数据中心运营的天体数据实验室科学平台, (CSDC),发现这样多个自由漂浮的行星是不可能的。
这些数据包括来自亚利桑那州基特峰国家天文台(KPNO) 的NEWFIRM 极广视场红外成像仪的247 张图像,以及同一台NEWFIRM 仪器搬迁至智利托洛洛山美洲天文台(CTIO) 后的1,348 张图像。之前在CTIO 的Vctor M. Blanco 4 米望远镜上运行的红外端口成像仪拍摄了2,214 张图像,暗能量相机拍摄了3,744 张图像。
“NOIRLab 天体数据档案库中的宝库对于这项研究至关重要,”布伊说。 “我们需要非常深且广域的光学和近红外图像,跨越很长的时间基线。因此,暗能量相机和NEWFIRM 对我们的项目非常有吸引力,因为它们是世界上最敏感的相机之一宽视场相机。”
作为世界上性能最高的宽场CCD 成像仪之一,暗能量相机专为美国能源部(DOE) 资助的暗能量调查而设计。它在美国能源部费米实验室建造和测试,并于2013 年至2019 年由美国能源部和美国国家科学基金会(NSF) 运营。目前,暗能量相机用于涵盖巨大科学范围的项目。暗能量调查数据的分析得到了美国能源部和国家科学基金会的支持。
美国国家科学基金会NOIRLab 项目官员克里斯·戴维斯(Chris Davis) 表示:“这个项目说明了从美国乃至全世界不同望远镜提供档案数据的重要性。” “这是NOIRLab,特别是CSDC 多年来一直在努力推动的事情,并在NSF 的支持下继续这样做。”
这些自由漂浮的行星位于天蝎座OB星团中,距离地球420光年。该区域包含许多最著名的星云,包括蛇夫座星云、管道星云、巴纳德68 分子云和煤袋星云。
自由漂浮的行星主要是通过微透镜观测发现的,其中天文学家观察系外行星和背景恒星之间短暂的、偶然的对接。然而,低光事件只发生一次,这意味着后续观察是不可能的。
这些新行星是使用不同的方法发现的。这些行星潜伏在远离任何恒星光线的地方,通常无法成像。然而,米雷特-罗伊格和她的团队利用了这样一个事实:这些行星在形成数百万年后仍然炽热且发光,使大型望远镜上的敏感相机可以直接探测到它们。 Miret-Roig 的团队利用这80,000 次观测来测量该协会所有成员在广泛的光学和近红外波长范围内的光,并将其与它们在天空中移动方式的测量相结合。
“我们测量了大片天空中数千万个光源的微小运动、颜色和亮度,”Miret-Roig 解释道。 “这些测量使我们能够安全地识别该地区最微弱的物体。”
这一发现还揭示了自由漂浮行星的起源。一些科学家认为,行星可能是由太小的气体云塌陷形成的,从而允许恒星形成,或者它们可能被“踢”出了母恒星系统。但究竟哪一种才是真正的机制仍不得而知。
弹射模型表明,可能存在更多与地球大小相同的自由漂浮行星。米雷特-罗伊格说:“自由漂浮的木星质量行星是最难喷射的,这意味着可能有更多的自由漂浮的地球质量行星在银河系中徘徊。”
当维拉鲁宾天文台开始科学运作时,研究人员预计会发现更多自由漂浮的行星。